Forscher der University of Cambridge und der University of California San Diego haben mit einem 3D-Biodrucker organische Strukturen entwickelt, die Algen im Meer einen neuen Lebensraum bieten können, wenn deren Überlebensgrundlage, die Korallenriffe, von den Folgen des Klimawandels zerstört wurden. Mit einem neu entwickelten Bioprinter gelang es den Wissenschaftlern komplexe Strukturen zu drucken, die die Überlebensfähigkeit von Algen ohne Korallen um das Hundertfache verbessern und gleichzeitig die Ansiedlung neuer Korallen möglich machen.

Anzeige

Korallenriffe zählen zu den größten von Lebewesen geschaffenen Strukturen der Erde. Sie sind schön anzusehen, sind aber auch ein wichtiger Wirt für Algen. Algen haben für unser Ökosystem eine hohe Bedeutung. Damit Algen mehr Lebensräume zur Verfügung stehen und Korallenriffe geschützt werden, haben Forscher der Cambridge University in Großbritannien und der University of California San Diego mithilfe von 3D-Druck korallenähnliche Strukturen angefertigt. Die Ergebnisse ihrer Arbeit veröffentlichten sie im wissenschaftlichen Magazin Nature Communcations unter dem Titel „Bionic 3D printed corals“, wie die Cambridge University in einer Pressemitteilung erklärt. Auch in Israel haben Forscher im vergangenen Jahr sterbende Korallenriffe mit 3D-gedruckten Replikaten gerettet.

Der ideale Lebensraum für Algen

Daniel Wangpraseurt vom Fachbereich Chemie der Universität of Cambridge hat gemeinsam mit seinen Kollegen verschiedene Strukturen für verschiedene Algen untersucht, um den idealen Lebensraum für Algen zu entwerfen. Von Korallen inspirierte Strukturen verteilen das Licht ebenso effizient wie natürliche Korallen. Mit Korallen wuchs die Algenpopulation einhundertmal schneller als ohne.

„Wir haben ein künstliches Korallengewebe und -gerüst mit einer Kombination aus Polymergelen und Hydrogelen entwickelt, die mit Cellulosenanomaterialien dotiert sind, um die optischen Eigenschaften lebender Korallen nachzuahmen“, sagte die Co-Senior-Autorin Dr. Silvia Vignolini, ebenfalls vom Cambridge Department of Chemistry. „Cellulose ist ein reichlich vorhandenes Biopolymer. Es kann hervorragend Licht streuen und wir haben es verwendet, um die Lichtabgabe in photosynthetische Algen zu optimieren.“

Maßgeschneiderter Biodrucker für den 3D-Druck der Strukturen

3D-gedruckte Korallen
Forscher beider Universitäten entwickelten ideale 3D-gedruckte Strukturen für das Algenwachstum (Bild © Daniel Wangpraseurt).

» Mehr zum Thema: Über 120 Artikel zum Einsatz von 3D-Druck für den Umweltschutz

Für die Herstellung der Korallenstrukturen verwendeten sie biokompatible Materialien und setzten einen maßgeschneiderten Bioprinter ein. Wären extrusionsbasierte oder Inkjet-Verfahren zum Einsatz gekommen, wären die Zellen rasch abgestorben, erklärt Co-Senior-Autor Professor Shaochen Chen von der UC San Diego. Er vergleicht es mit einem Fisch, der aus dem Wasser gehalten wird. Zellen, mit denen die Forscher arbeiten, überleben nicht, wenn sie aufbewahrt werden und so ein 3D-Druck mit diesen Verfahren kann sehr lange dauern.

Die scannten die Korallen mit optischer Kohärenztomographie und verwendeten die Daten als Grundlage für ihre Modelle. Gedruckt wurde mit hohem Durchsatz und sehr hoher Druckgeschwindigkeit und erhielten Strukturen mit einer Auflösung im Mikrometerbereich in wenigen Minuten. Die gedruckte Koralle kopiert natürliche Korallenstrukturen und Lichtsammeleigenschaften und schafft so eine künstliche Wirtsmikroumgebung für die lebenden Mikroalgen.

TOP 10 verkaufte 3D-Drucker der 43. Kalenderwoche 2020

Platzierung3D-DruckerAktionspreisAktion / GutscheinZum AngebotInfos zum Gerät
1Artillery Sidewinder-X1331,10 €

N4C0B46DE6DEB001

kaufenProduktvorstellung lesen
2QIDI TECH X-Max1.199,00 €Flash Salekaufen
3QIDITECH Large X-Plus687,14 €Flash Salekaufen
4Artillery GENIUS239,94 €Flash SalekaufenTestbericht
5Anycubic Chiron368,94 €Flash Salekaufen
6ANYCUBIC Mega X343,14 €Flash SalekaufenTestbericht
7ANYCUBIC Mega-S179,74 €Flash Salekaufen
8Alfawise U30 Pro237,35 €

GB720SALE194

kaufen
9Flying Bear Ghost 4S309,59 €

F5079D62CDE27001

kaufen
10Creality Ender 3153,94 €

F4FE9A937B5EB000

kaufen
OUTTRONXY X5SA327,89 €kaufen
OUTELEGOO Mars
241,37 €kaufen
OUTCreality CR-10 V2429,14 €

S4FFCD1E79A27000

kaufen
OUTEcubMaker 4 in 1545,58 €kaufen
OUTAnycubic Photon-S372,53 €kaufen
OUTANYCUBIC MEGA ZERO160,57 €kaufen
7Alfawise U30171,99 €

ALFAWISEU30T

kaufenTestbericht
OUTAlfawise U20269,6 €kaufenTestbericht
OUTNOVA3D Bene4 LCD362,30 €kaufen
OUTCreality Ender 3 V-Slot187,63 €kaufenTestbericht
OUTTRONXY D01426,39 €kaufen

Gutschein-Code funktioniert nicht? Hier melden | Alle 3D-Drucker-Gutscheine | 3D-Drucker kaufen